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1 检测技术基础 1

1.1 检测技术的基本概念 1

1.2 检测仪表的基本概念 1

1.2.1 检测仪表的定义 1

1.2.2 检测仪表的分类 3

1.2.3 检测仪表的基本性能 6

1.3 测量误差的理论基础 9

1.3.1 测量误差的分类与测量不确定度 10

1.3.2 误差的估计和评价处理方法 12

1.3.3 消除和减少误差的一般方法 19

思考题与习题 21

参考文献 22

2 检测技术与检测元件 23

2.1 检测技术的一般原理 23

2.1.1 参数检测的一般方法 23

2.1.2 敏感元件 25

2.2 机械式检测元件 25

2.2.1 弹性式检测元件 26

2.2.2 其他机械式检测元件 31

2.2.3 机械式检测元件的应用 32

2.3 电阻式检测元件 33

2.3.1 应变式检测元件 33

2.3.2 热电阻检测元件 39

2.3.3 其他电阻式检测元件 42

2.4 电容式检测元件 44

2.4.1 电容检测元件的工作原理 45

2.4.2 电容元件的结构和特性 45

2.4.3 电容式检测元件的温度补偿及抗干扰问题 48

2.4.4 电容式检测元件的应用 50

2.5 热电式检测元件 50

2.5.1 热电偶检测元件 50

2.5.2 晶体管温度检测元件 54

2.6 压电式检测元件 55

2.6.1 压电效应与压电材料 55

2.6.2 压电式检测元件的等效电路及连接方式 57

2.6.3 压电式检测元件的误差 58

2.6.4 压电式检测元件的应用 59

2.7 光电式检测元件 60

2.7.1 光电效应 60

2.7.2 光电器件的基本特性 60

2.7.3 光敏元件及特性 61

2.7.4 光电式检测元件的应用 65

2.8 磁电式检测元件 66

2.8.1 磁电感应式检测元件 66

2.8.2 霍尔检测元件 70

2.9 磁弹性式检测元件 73

2.9.1 磁弹性效应 73

2.9.2 磁弹性式检测元件的结构及工作原理 74

2.10 核辐射式检测元件 77

2.10.1 放射源 77

2.10.2 探测器 79

2.10.3 核辐射式检测元件的应用 84

2.11 红外传感器 84

2.11.1 红外传感器的分类 85

2.11.2 红外传感器的基本特性 86

2.11.3 红外辐射的基本定律 87

2.11.4 红外传感器的结构 88

2.11.5 红外传感器的应用 88

2.12 超声波传感器 89

2.12.1 超声波 90

2.12.2 超声波的传播特性 91

2.12.3 超声波的激发与接收 93

2.12.4 超声探头的频率特性与指向性 94

2.12.5 超声波传感器工作原理 96

2.12.6 误差影响因素 97

2.12.7 超声波传感器的应用 97

思考题与习题 97

参考文献 98

3 检测仪表 100

3.1 检测仪表的构成和设计方法 100

3.1.1 检测仪表的组成 100

3.1.2 检测仪表的设计方法 101

3.1.3 检测仪表中常见的信号变换方法 110

3.1.4 检测仪表常用非线性补偿方法 126

3.1.5 检测仪表常用信号传输方式和标准 128

3.2 温度检测仪表 131

3.2.1 概述 131

3.2.2 热电偶温度计 133

3.2.3 热电阻温度计 139

3.2.4 其他接触式温度检测仪表 141

3.2.5 非接触式温度检测仪表 145

3.2.6 温度检测仪表的使用 148

3.3 压力检测仪表 150

3.3.1 概述 150

3.3.2 液体压力计 151

3.3.3 弹性式压力检测仪表 153

3.3.4 电远传式压力检测仪表 155

3.3.5 物性型压力传感器 162

3.3.6 压力检测仪表的使用 165

3.4 物位检测仪表 170

3.4.1 概述 170

3.4.2 静压式液位计 171

3.4.3 浮力式液位计 174

3.4.4 电容式物位计 175

3.4.5 超声波物位计 177

3.4.6 射线式物位计 180

3.4.7 微波物位计 181

3.4.8 磁致伸缩式液位计 183

3.4.9 物位检测的使用 184

3.5 流量检测仪表 185

3.5.1 概述 185

3.5.2 节流式流量计 187

3.5.3 转子流量计 195

3.5.4 涡街流量计 197

3.5.5 电磁流量计 200

3.5.6 容积式流量计 203

3.5.7 质量流量计 205

3.5.8 涡轮流量计 207

3.5.9 超声波流量计 208

3.5.10 多相流流量测量方法 209

3.5.11 流量检测仪表的使用 212

3.6 气体成分分析仪表 214

3.6.1 概述 214

3.6.2 氧量分析仪 215

3.6.3 热导式气体分析仪 217

3.6.4 红外式气体分析仪 219

3.6.5 色谱仪 221

3.6.6 气体成分分析仪表的使用 224

3.7 显示装置与仪表 226

3.7.1 概述 226

3.7.2 模拟显示仪表 228

3.7.3 数字式显示仪表 235

思考题与习题 238

参考文献 239

4 现代检测技术 240

4.1 软测量技术 240

4.1.1 软测量技术的概念 240

4.1.2 软测量技术的数学描述 241

4.1.3 软测量的结构和实现步骤 242

4.1.4 影响软测量技术的因素 242

4.1.5 软测量模型建模方法 244

4.1.6 软测量技术应用举例-基于相关分析的软测量 251

4.2 机器视觉系统及其图像处理技术 254

4.2.1 概述 254

4.2.2 机器视觉系统的构成 255

4.2.3 数字图像处理技术 260

4.2.4 过程层析成像 270

4.3 多传感器数据融合技术 276

4.3.1 概述 276

4.3.2 多传感器数据融合技术的类别 278

4.3.3 多传感器数据融合算法 282

4.3.4 多传感器数据融合的应用 285

思考题与习题 286

参考文献 287

附录1 热电偶的分度表 288

附录2 主要热电偶的参考函数和逆函数 303

附录3 热电阻分度表 306

附录4 压力单位换算表 310

附录5 节流件和管道常用材质的热膨胀系数 311